摘要：随着社会经济的发展，我国的石油化工行业有了很大进展，并为社会经济的建设做出了巨大的贡献，同时，石油化工行业的产品成为人们生活中不可缺少的必需品，因此，社会中对于石油化工行业十分关注。然而，石油化工行业在生产的过程中各项作业的实施，存在极大的风险，为了避免此类情况发生，石油化工企业应该加强生产过程中的各项控制，想要实现对石油化工生产环节的掌握和控制，必须加强对设备的相关仪表进行合理的设计，并对其进行深入的研究，致力于仪表系统的设计得到良好的优化，从而提高石油化工生产过程中的安全性、稳定性和可靠性。基于此，文章围绕石油化工安全仪表系统的设计和可靠性进行探析，以此为石油化工行业的可持续发展奠定坚实的基础。
关键词：化工生产；安全仪表系统；工程设计
引言
在当今社会经济快速增长的前提下，石油化工生产规模也在不断扩大，生产装置的大型化发展使得实际的设计操作也更加接近于安全临界点，从而使得化工生产过程中产生安全危险的风险性也比较高。在这种情形下安全仪表系统的出现则很好的解决了这一问题。
1安全仪表系统
安全仪表系统独立于正常生产过程中处于休眠或静止状态的过程控制系统(如集散控制系统等)。如果生产装置或设施出现可能会导致发生安全事故的现象，可以立即准确地采取补救的措施，安全地停止生产过程的运行，或者自动地进入到预定的安全状态。依据故障后果和风险，把安全仪表的功能划分为四个完全不一样的安全完整性等级阈值1-4，最高等级是4。不同等级的安全仪表电路对调试、安装、设计、运行以及维护有不同的技术要求。
2化工安全仪表系统SIS概述
化工安全仪表系统SIS主要应用在SIS生产装置上，能够发挥仪表安全功能，为人员和设备提供安全保护。在装置开车、停车、运行和维护等操作中，系统能够对装置故障危险进行判断，并发出相应逻辑信号，从而阻止危险发生。在遭遇不可逆故障危险时，系统能够发挥自我安全保护功能，以免事故不断扩散，因此能够实现危险最小化处理。从结构上来看，系统由火灾检测保护、安全联锁、紧急停车、有毒有害保护等多个系统组成。在各系统之间存在独立关系，不受过程控制系统控制。在化工生产装置正常运行的情况下，系统处于休眠状态。一旦发现安全事故，系统将立即被唤醒，并及时作出正确反映，从而为化工生产安全提供保障。
3化工安全仪表系统SIS工程设计方法
安全仪表系统主要是由相关的检测元件、I/O卡件、执行元件、信号传输元件等组成的完整系统，SIS设计过程中各个组成系统之间存在联系在很大程度会对系统自身的可靠性以及安全性造成严重的影响。鉴于此，在工程设计实践中具体针对设计、选型、配置等各个方面的问题进行考虑的时候，必须是要建立在SIS相关的设计基本原则以及标准规范上，要充分结合具体工艺操作过程安全实际要求，对系统设计过程中的各个环节进行详细考虑，这样才能在工业生产发生安全风险的时候充分发挥出安全仪表系统的安全保护作用。
3.1检测元件设计
安全引导系统整体安全性能在很大程度上会受到检测元件可靠性的影响。为了进一步提升工业生产现场检测元件运行的稳定性，当前整个石油化工领域在实际进行SIS设计的过程中针对变送器设计通常情况下都会采取双路或者多路设计，这样才能进一步提升检测元件运行的可靠性。而在实际针对SIS采取单路设计的过程中，必须要在相关的检测元件中设置相应的在线自诊断以及报警功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆普通开关类型的仪表在动作过程中经常会因为触点出现粘合或者是管线出现震动等状况而导致出现不动作或者误动作的现象，因此在实际针对开关类仪表进行选择的过程中必须要慎重。其次，针对多种结构形式实现冗余也是一种非常重要的提升可靠性的手段，世界上一些非常著名的安全仪表生产厂家推出了大量不同结构形式的系统，虽然通常情况下在经过相关部门的认证之后，只要达到了实际系统运行安全性以及完整性的具体要求就可以在实际中应用，但必须要注意的是，在冗余安全仪表检测系统中的相关检测元件通常都会设置相应的信号偏差报警。
3.2安全仪表可靠性容错性的设计
就仪表系统的设计而言，如果进行石化系统设计，设计人员应该提前对仪表检测的仪器进行保护，同时对仪表运行中涉及到的工艺行为进行全面的分析，对整体安全性进行评估，而且还要根据评估的内容对安全仪表系统进行详细的划分。另外，如果在分析评价的过程中发现安全等级较低的仪表系统，此时仪表系统的设计，应该融入DCS，以此对系统的设计成本进行合理的控制。此外，对于失效率较高的回路而言，其在生产中的应用，不仅存在较大的威胁性，还对生产秩序有着直接的影响，为此，应该对该回路进行安全仪表系统的设计，实现对回路安全性能的控制，体现出回路的具体功能。以此为生产的安全性和可靠性提供保障。
3.3逻辑优化设计
现阶段，常用逻辑运算符主要包含可编程电子系统和中继系统。如果系统逻辑运算较为简单，可以采用中继系统。如果需要实现复杂运算，需要采用可编程电子系统。考虑到化工生产安全仪表管理需要实现复杂功能，因此需要采用可编程电子系统。实际在系统逻辑布局方面，需要采用带有冗余或容错结构的可编程控制器，用于实现系统逻辑运算，保证系统能够安全、可靠发出逻辑命令。从运算器结构上来看，包含二取一带、三取一带、双重化二取一带等多种，内部包含冗余继承逻辑和变形组件。一旦系统发生故障，可以先行对事故进行识别，然后将其调整为旁路状态，确保指定功能可以完成。实际在逻辑形式选择时，需要结合系统运行工况确定。值得注意的是，优化设计应保证表决器逻辑设计合理，能够与控制器相匹配。在旁路设计中，还应保证开关位置能够为后期调整和维护提供便利。适当提高冗余配置，使测试周期得到延长，并利用手动旁通阀在事故状态下关闭阀门，能够使系统可用性得到提高。
3.4执行元件设计
针对SIS设计的过程中通常情况下要选用高温绝缘耐用型线圈，而且还必须要充分保证切断球阀以及蝶阀材质选择的合理性，这样才能有效避免在实际使用过程中出现卡塞现象。针对马达控制中心（MotorControlCenter,简称MCC）中的电机，通常情况下都会选择220VAC，5A的启停信号以及继电器隔离；针对中压电动机（6KV~10KV）起停信号则主要是选择功率相对较大的继电器隔离。针对系统中一些关键位置的相关执行机构，要尽量选择多电磁阀多执行机构的冗余设置方式。但是在设置过程中要关注具体的设置方法，例如，针对冗余双电磁阀的切断阀，当追求高可用性时，可采用电磁阀并联形式的冗余方式。
结语
综上所述，在化工生产中，安全仪表系统SIS将发挥重要管理作用。在实际进行工程设计时，还应保证系统运行可靠性和稳定性，并从便捷性角度加强系统设计，保证系统价值充分发挥。通过做好系统选型，并合理完成系统设备布置和逻辑优化，能够使系统有效保证仪表安全性，因此能够为推动化工企业的发展提供工程技术保障。
参考文献
[1]张文学.石油化工安全仪表系统的设计及实施[J].化工设计通讯,2019,45(09):111-112.
[2]侯良玉,王明森.化工安全仪表系统设计探讨[J].化工管理,2019(25):71-72.
[3]白晓婷.石油化工安全仪表系统的设计与可靠性分析[J].化工管理,2019(18):85-86.
论文作者:陈万源,罗开,刘冬霞,张征贵
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30